JP2007328571A - Multimodal biometric authentication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,被写体の眼,手のひら,指のいずれを用いて,個人認証を行う認証装置に関するものである。 The present invention relates to an authentication apparatus that performs personal authentication using any one of a subject's eyes, palms, and fingers.
従来,ゲート例えば部屋の出入り口等にゲート開閉手段として,指紋認証付き非接触ICカードゲート装置を設け,指紋またはICカードを利用することで,ゲート装置の施錠・開錠が自動的に行われ,人の出入りを許容または禁止するようにしたものが提案されている(例えば,特許文献1参照)。
しかしながら,従来の指紋認証付き非接触ICカードゲート装置においては,ICカードのデータ読取または指紋情報にて本人を特定し,ゲート自動開閉できるが,ICカードは携帯品のため,紛失しやすい恐れがあり,また,ICカードと指紋認証の複合認証方式だと,被写体のある身体事情(例えば指紋の薄い,指切断などの人は,指紋認証の利用は困難)により,所定の生体認証では利用できない欠点がある。もちろん,何かの身体障害で虹彩・手の静脈・音声などの生体認証が利用できない人も存在する。このように,ユーザーに対応した生体認証が自由選択できないという問題点があった。 However, the conventional contactless IC card gate device with fingerprint authentication can identify the person by reading the IC card data or fingerprint information and automatically open and close the gate. However, since the IC card is a portable product, it may be easily lost. Yes, with the combined authentication method of IC card and fingerprint authentication, it cannot be used with the specified biometric authentication due to the physical condition of the subject (for example, fingerprint authentication is difficult for people with thin fingerprints, finger cutting, etc.) There are drawbacks. Of course, there are people who cannot use biometrics such as iris, hand vein, and voice due to some physical disability. As described above, there is a problem that biometric authentication corresponding to the user cannot be freely selected.
本発明は,従来の問題を解決するためになされたもので,ICカードなどの携帯品は不要で,複数の生体認証のいずれを自由選択が可能である,利便性の優れたマルチモーダル生体認証装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional problems, and does not require a portable product such as an IC card, and can select any one of a plurality of biometric authentications. An object is to provide an apparatus.
本発明のマルチモーダル生体認証装置は,被写体の少なくとも眼を撮影する虹彩撮影ユニットと,前記被写体までの距離を繰り返し測定する距離測定部と,前記距離測定部によって測定された前記被写体までの距離に基づいて,前記被写体の眼が前記虹彩撮影ユニットの合焦範囲にあるか否かを判定する判定部と,被写体の少なくとも手のひらを撮影する静脈撮影ユニットと,被写体の少なくとも指を撮影する指紋撮影ユニットと,前記静脈撮影ユニットで撮影された画像を2値化(白黒)し,2値化した画像から,画像の黒部分の面積の大小を固定閾値に基づいて,前記被写体の手のひらかもしくは前記被写体の指を判定する画像処理部(面積判定部)と,前記判定部あるいは,前記画像処理部で判断された結果に基づいて,前記虹彩撮影ユニットあるいは,前記静脈撮影ユニットあるいは,前記指紋撮影ユニットを選択する制御部とを備えた構成を有している。 The multimodal biometric authentication apparatus according to the present invention includes an iris photographing unit that photographs at least an eye of a subject, a distance measuring unit that repeatedly measures a distance to the subject, and a distance to the subject that is measured by the distance measuring unit. A determination unit that determines whether or not the eye of the subject is in a focusing range of the iris photographing unit, a vein photographing unit that photographs at least a palm of the subject, and a fingerprint photographing unit that photographs at least a finger of the subject. And binarizing (black and white) the image captured by the vein imaging unit, and determining whether the area of the black portion of the image is from the binarized image based on a fixed threshold or the palm of the subject or the subject An image processing unit (area determination unit) for determining a finger of the user, and the iris photographing based on a result determined by the determination unit or the image processing unit Knit Alternatively, the vein imaging unit or has a configuration in which a control unit for selecting the fingerprint imaging unit.
この構成により,ユーザー行動による認証装置の選択意図に応じて,自動的に目的の認証装置が認証動作することができる。 With this configuration, the target authentication device can automatically perform an authentication operation according to the user's intention to select the authentication device.
本発明は,ユーザーの好みで自由選択するという効果を有するマルチモーダル生体認証装置を提供することができるものである。 The present invention can provide a multimodal biometric authentication device having an effect of freely selecting a user's preference.
以下,本発明の実施の形態のマルチモーダル生体認証装置について,図面を用いて説明する。
(第1実施形態)
Hereinafter, a multimodal biometric authentication device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
本発明の第1実施形態の認証装置1の機能的構成を図1に示す。図1において,認証装置1は,被写体28の手のひらを撮影する静脈撮影ユニット5・被写体28の指を撮影する指紋撮影ユニット4・被写体28の眼を撮影する虹彩撮影ユニット3を円周に移動するための回転式パン2と,被写体28までの距離を繰り返し測定する距離測定部6と,静脈撮影ユニット5から得られた画像に2値化処理およびその2値化画像の面積を算出する処理をかけ,面積の総和が固定の閾値に基づいて,手のひらかあるいは指紋を判定する画像処理部10と,画像処理部10で判断した結果に基づいて,各撮影ユニットを選択する制御部8とを有する。
FIG. 1 shows a functional configuration of the authentication device 1 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the authentication apparatus 1 moves the
以上のように構成された認証装置1について,図2〜図8を用いてその動作を説明する。 About the authentication apparatus 1 comprised as mentioned above, the operation | movement is demonstrated using FIGS.
まず,図2(a)において,距離測定部6で,被写体28と認証装置1との距離L1が35cm以上の場合,虹彩モードとなり,虹彩撮影ユニット3が撮影・認証が動作する。
First, in FIG. 2A, when the
図2(b)において,距離測定部6で,被写体28と認証装置1との距離L2が35cm未満の場合,距離測定部6から得られた結果に基づいて,判定部7が,静脈撮影ユニット5に切り替えるようにと,回転式パン2に指示をし,静脈モードとなり,静脈撮影ユニット5が撮影・認証が動作する。その際に,図3(a)に示したように,静脈撮影ユニット5が撮影した画像を用いて,画像処理部10で2値化後,固定位置の平行線上で抽出した2値画像の面積の総和を算出し,その面積の総和が固定閾値以上の場合,静脈認証開始する。
In FIG. 2B, when the
また,図2(b)により動作中の静脈撮影ユニット5が撮影した画像を用いて,画像処理部10で2値化後,固定位置の平行線上で抽出した2値画像の面積の総和を算出し,その面積の総和が固定閾値未満の場合,画像処理部10から得られた結果に基づいて,判定部7が,指紋撮影ユニット4に切り替えるようにと,回転式パン2に指示をし,指紋モードとなり,指紋撮影ユニット4が撮影・認証が動作する。その際に,指紋撮影ユニット4が指を撮影・認証した状況を図2(c)に示す。
2B is used to calculate the sum of the areas of the binary images extracted on the parallel lines at the fixed positions after binarization by the
次に,図4は,認証装置1の動作フロー図である。 Next, FIG. 4 is an operation flowchart of the authentication device 1.
図4に示したように,まず,距離測定部6が認証装置1から被写体28までの距離の測定を開始し,被写体28までの距離の測定を繰り返して行い,測定結果を判定部7に出力する(S1)。そして,判定部7は,距離測定部6からの出力を判断し,判定部7の判定結果はの制御部8に送られる。
As shown in FIG. 4, first, the
判定部7の判定結果では,距離測定部6の測定可能範囲が35cm以上の場合,制御部8が虹彩撮影ユニット3が動作し(S3),認証開始とする(S9)。
In the determination result of the determination unit 7, when the measurable range of the
一方,判定部7の判定結果では,距離測定部6の測定可能範囲が35cm未満の場合,制御部8が回転式パン2を回転させ,静脈撮影ユニット5が動作する(S4)。
On the other hand, in the determination result of the determination unit 7, when the measurable range of the
次に,静脈撮影ユニット5が撮影した画像を用いて,画像処理部10で2値化後,2値画像の面積の総和を算出し,その面積の総和が固定閾値以上かあるいは固定閾値未満かを判定する(S5)。
Next, using the image captured by the
続いて,面積の総和が固定閾値未満の場合,画像処理部10の判定結果が制御部8に送
られ,回転式パン2を回転させ,指紋撮影ユニット4が動作し(S6),認証開始とする(S8)。
Subsequently, when the total area is less than the fixed threshold value, the determination result of the
続いて,面積の総和が固定閾値以上の場合,画像処理部10の判定結果が制御部8に送られ,そのまま静脈撮影ユニット5が認証開始とする(S7)。
Subsequently, when the total area is equal to or larger than the fixed threshold value, the determination result of the
このような本発明の第1実施形態の認証装置1の機能的構成によれば,被写体28のどの認証装置を選択しようとするしぐさを距離測定部6および画像処理部10の並行作動で読み取る機能を設けることにより,被写体28の希望に応え,静脈撮影ユニット5または指紋撮影ユニット4または虹彩撮影ユニット3が自動的に回転し,認証動作することができる。
According to such a functional configuration of the authentication device 1 according to the first embodiment of the present invention, the function of reading which gesture of the
次に,本発明の撮影仕様を図5に示す。虹彩,静脈,指紋それぞれの場合における,ガラスからの距離と,撮影範囲は以下のようになる。
指紋の場合・・・ガラスからの距離=0cm,撮影範囲=5cm
静脈の時・・・・ガラスからの距離=5cm,撮影範囲=30cm
虹彩の時・・・・ガラスからの距離=30cm,撮影範囲=10cm
図5は,撮影対象物51と,レンズ52,CCD9の関係を示したものである。撮影対象物51の大きさをa,CCDの大きさをcとすると,撮影対象物51をCCD9で撮影した場合の視野角をαとする。また,撮影対象物とレンズの距離をu,CCDとレンズの距離をvとし,撮影対象物とCCDの距離をlとすれば,以下の式が成り立つ。
Next, the photographing specifications of the present invention are shown in FIG. The distance from the glass and the shooting range for the iris, vein, and fingerprint are as follows.
In the case of fingerprint: distance from glass = 0 cm, shooting range = 5 cm
At the time of vein ... Distance from glass = 5cm, shooting range = 30cm
When Iris ... Distance from glass = 30cm, shooting range = 10cm
FIG. 5 shows the relationship between the photographing object 51, the lens 52, and the
式(1)より,式(2)のように,u,v,αを求めることが出来る。 From equation (1), u, v, and α can be obtained as in equation (2).
また,レンズに対するガウスの公式よりがなりたつので,レンズの焦点距離fを求めることが出来る。 Since the Gauss formula for the lens is used, the focal length f of the lens can be obtained.
物体とガラスの距離を,指紋の時0cm,静脈の時5cm,虹彩の時30cmとした場合の,各々値を計算したものを図6に示す。 FIG. 6 shows the calculated values when the distance between the object and the glass is 0 cm for a fingerprint, 5 cm for a vein, and 30 cm for an iris.
撮影対象物によって,レンズの焦点距離f,レンズとCCDの距離vなどが異なっている。
(第2実施形態)
The focal length f of the lens, the distance v between the lens and the CCD, etc. differ depending on the object to be photographed.
(Second Embodiment)
図7に示す,指紋撮影ユニット4,静脈撮影ユニット5,虹彩撮影ユニット3は,それぞれ,図6の条件を満たすように構成されている。回転式パン2には,静脈撮影ユニット5と指紋撮影ユニット4と虹彩撮影ユニット3が設けられる。
The
以上のように構成された各撮影ユニットについて,図7(a),(b),(c)を用いて説明する(図7上面図(a)〜(c)および図8斜面図(a)〜(c)の説明は省く)。 Each photographing unit configured as described above will be described with reference to FIGS. 7A, 7B, and 7C (FIG. 7 top views (a) to (c) and FIG. 8 slope view (a)). (The description of (c) is omitted).
まず,図7側面図(a)において,被写体28の眼を撮影する虹彩撮影ユニット3の虹彩用レンズ17を用い,CCD9から通して,被写体28の眼を撮影する。
First, in the side view (a) of FIG. 7, the eye of the subject 28 is photographed through the
続いて,図7側面図(b)において,被写体28の手のひらを撮影する静脈撮影ユニット5の静脈用レンズ18を用い,CCD9から通して,被写体28の手のひらを撮影する。
Subsequently, in the side view (b) of FIG. 7, the palm of the subject 28 is photographed through the
続いて,図7側面図(c)において,被写体28の指を撮影する指紋撮影ユニット4の指紋用レンズ19を用い,CCD9から通して,被写体28の指を撮影する。
Subsequently, in FIG. 7C, the finger of the subject 28 is photographed through the
そして,CCD9は,静脈撮影ユニット5,指紋撮影ユニット4,虹彩撮影ユニット3が撮影する時に使うCCDの種類が同じであるため,CCD9を共用とする。ただし,虹彩用ガラス20と虹彩用レンズ17との距離と,静脈用ガラス21と静脈用レンズ18との距離とは同様であるが,指紋用ガラス22と指紋用レンズ19との距離は異なる。
Since the
したがって,虹彩用ガラス20と虹彩用レンズ17,静脈用ガラス21と静脈用レンズ18,指紋用ガラス22と指紋用レンズ19をそれぞれセットし,被写体28を撮影するためのCCD9を共用する。
Accordingly, the
最後に,図9は,被写体28を撮影する際の認証装置1の形状である。認証装置1に付加した回転式パン2の上に,静脈撮影ユニット5,指紋撮影ユニット4,虹彩撮影ユニッ
ト3が配置されている。そして,見栄えをよくするため,回転式パン2を,ユニット用窓16と距離測定部6を付加したカバー25で覆っている。
Finally, FIG. 9 shows the shape of the authentication device 1 when photographing the subject 28. On the rotary pan 2 added to the authentication device 1, a
以上のように本発明の第2実施形態の各撮影ユニットによれば,回転式パン2上に静脈撮影ユニット5,指紋撮影ユニット4,虹彩撮影ユニット3を設けることにより,静脈撮影ユニット5,指紋撮影ユニット4,虹彩撮影ユニット3が撮影する時に使うCCD9を共用することで,コストの低減化かつ,認証装置の構成簡略化が図れる。
As described above, according to each imaging unit of the second embodiment of the present invention, the
以上のように,本発明にかかるマルチモーダル生体認証装置は,利用者の希望に応じて自動的に撮影ユニットが回転し認証してくれるので,身体障害者への対応かつ利用者の手を煩わさせないという効果を有し,被写体の眼,手のひら,指のいずれを用いて,個人認証を行う認証装置等として有用である。 As described above, in the multimodal biometric authentication device according to the present invention, the imaging unit automatically rotates and authenticates according to the user's wishes, so that it is possible to deal with the physically handicapped and trouble the user. It is useful as an authentication device or the like that performs personal authentication using any of the subject's eyes, palms, and fingers.
1 認証装置
2 回転式パン
3 虹彩撮影ユニット
4 指紋撮影ユニット
5 静脈撮影ユニット
6 距離測定部
7 判定部
8 制御部
9 CCD
10 画像処理部(面積判定部)
11 認証処理部
12 切り替え部
13 虹彩認証処理部
14 指紋認証処理部
15 静脈処理部
16 ユニット用窓
17 虹彩用レンズ
18 静脈用レンズ
19 指紋用レンズ
20 虹彩用ガラス
21 静脈用ガラス
22 指紋用ガラス
23 LED
24 赤外線LED
25 カバー
26 軸
28 被写体
51 撮影対象物
52 レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Authentication apparatus 2
10 Image processing unit (area determination unit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
24 Infrared LED
25 Cover 26
Claims (7)
前記被写体までの距離を繰り返し測定する距離測定部と,
前記距離測定部によって測定された前記被写体までの距離に基づいて,前記被写体の眼が前記虹彩撮影ユニットの合焦範囲にあるか否かを判定する判定部と,
被写体の少なくとも手のひらを撮影する静脈撮影ユニットと,
被写体の少なくとも指を撮影する指紋撮影ユニットと,
前記静脈撮影ユニットで撮影された画像を2値化(白黒)し,2値化した画像から,画像の黒部分の面積の大小を固定閾値に基づいて,前記被写体の手のひらかもしくは前記被写体の指を判定する画像処理部(面積判定部)と,
前記判定部あるいは,前記画像処理部で判断された結果に基づいて,前記虹彩撮影ユニットあるいは,前記静脈撮影ユニットあるいは,前記指紋撮影ユニットを選択する各撮影ユニットの制御部とを備えたことを特徴とする生体認証装置。 An iris unit that captures at least the eye of the subject;
A distance measuring unit that repeatedly measures the distance to the subject;
A determination unit that determines whether or not the eye of the subject is in a focusing range of the iris photographing unit based on the distance to the subject measured by the distance measurement unit;
A vein imaging unit that captures at least the palm of the subject;
A fingerprint photographing unit for photographing at least a finger of the subject;
The image captured by the vein imaging unit is binarized (black and white), and from the binarized image, the size of the area of the black portion of the image is determined based on a fixed threshold value, the palm of the subject or the finger of the subject. An image processing unit (area determination unit) for determining
And a controller for each imaging unit that selects the iris imaging unit, the vein imaging unit, or the fingerprint imaging unit based on a result determined by the determination unit or the image processing unit. A biometric authentication device.
前記各撮影ユニットの制御部は,前記判定部において前記被写体の眼が前記合焦範囲より遠くにいると判定された場合には,前記虹彩撮影ユニットを選択することを特徴とする請求項1記載の生体認証装置。 The determination unit further determines whether the eye of the subject is closer or farther than the focusing range of the iris photographing unit;
The control unit of each of the photographing units selects the iris photographing unit when the determination unit determines that the eye of the subject is far from the focusing range. Biometric authentication device.
前記各撮影ユニットの制御部は,前記判定部において前記被写体の眼が前記合焦範囲より近くにいると判定された場合には,前記静脈撮影ユニットを選択することを特徴とする請求項1記載の生体認証装置。 The determination unit further determines whether the eye of the subject is closer or farther than the focusing range of the iris photographing unit;
2. The control unit of each imaging unit selects the vein imaging unit when the determination unit determines that the eye of the subject is closer to the focusing range. Biometric authentication device.
前記撮影装置の前記虹彩撮影ユニットあるいは,前記静脈撮影ユニットあるいは,前記指紋撮影ユニットで撮影された画像に対して認証処理を行う認証処理部と,
を備えたことを特徴とする認証装置。 An imaging device according to any one of claims 1 to 5,
An authentication processing unit for performing an authentication process on an image photographed by the iris photographing unit or the vein photographing unit or the fingerprint photographing unit of the photographing device;
An authentication apparatus comprising:
An imaging device characterized by sharing the imaging CCD of the iris imaging unit, the vein imaging unit, and the fingerprint imaging unit.
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